8 ve 16 bitlik mikrodenetleyicilerin yeri nedir? 32-bit neden devralınmadı?

32 bit mikrodenetleyicileri seçmek için maliyet ve performans arasındaki denge açısından gerçek kesme noktası nedir?

Başka bir deyişle, ARM mimarilerinin yükselişi ve hakimiyeti ile neden hala 8-bit ve 16-bit mikrodenetleyiciler kullanıyoruz? Hala çok daha ucuz mu?

Çok düşük kaliteli cihazların daha büyük ve daha karmaşık mimarilerin sunduğu kaynaklara ihtiyaç duymadığını anlıyorum. Bununla birlikte, maliyetler aynı aralığa yaklaşıyor gibi görünüyorsa, bunları kullanmak için gerçek motivasyon nedir?

Belki bir yıl önce, düşük uçlu 8-bitterler ile en ucuz 32-bit mikrodenetleyiciler arasında önemli bir fark vardı. Artık durum böyle değil.

Digi-Key toplu fiyatlandırmasına dayanarak, SOT-23-6 paketinde 2500 miktarda 35 8 için 8 bitlik bir PIC10F200 alabilirsiniz . Bir SOIC-8 paketinde 2500 miktarda 36ȼ için 32 bit CY8C4013SXI-400 (ARM Cortex-M0) elde edersiniz . (Digi-Key toplu fiyatlandırma, üreticilerin gerçekte ne ödeme yaptığı konusunda gerçekçi değildir, bu muhtemelen çok daha azdır, ancak benzer miktarlar için farklı ürünler arasında kaba bir fiyatlandırma karşılaştırması için geçerli olduğunu düşünüyorum.)

OP doğru, yakınsama yapıyorlar.

Peki 32-bit yongalar neden daha fazla kullanılmıyor? İlk paragrafımda söylediğim gibi, bu fiyat noktası ve boyut paritesi sadece son yıl veya 18 ay içinde oldu. Rekabet edebilmek için yeterli fiş bulunmadan önce hala uzun bir yol var.

Of 6875 Digi-Key mevcut ARM çipleri vardır sadece dört bir dolar altında miktar fiyatlandırma ile stok. Dört . Bu arada mühendislerin seçebileceği bir doların altında yüzlerce 8 bit yonga var.

Ancak diyelim ki en az birkaç düzine düşük-uç 32-bit mikron mevcut. Otomatik olarak 8-bit olanların üzerinden mi alınırlar?

Her şeyden önce mühendislerin onlardan haberdar edilmesi gerekir. Değişime karşı her zaman çok direnç var. Öğrenilecek yeni şeyler - donanım açısından, yeni çipi bir devreye nasıl dahil edeceğinizi öğrenme. Devre içi programcıları, yeni derleyiciler vb.Gibi yeni araçlar vardır. Ürün yazılımı mühendisleri için, yepyeni bir çevre birimi ve zamanlayıcı setinin nasıl kullanılacağını öğrenmek (çoğunlukla kayıt düzenleri ve bit anlamları).

32-bit güzel ve tüm bunlar, ama çok fazla yoğun hesaplama yapmak gerekmedikçe, ne anlamı var? Yalnızca dört GPIO pininiz varsa, 32 bit kayıt olarak dahili olarak erişilmesi, 8 bit kayıt kullanmanın avantajını sağlamaz.

Bence güç tüketimi her zaman 8 bitlik mikrolar lehine olacak.

Örneğin PIC10F200, 4 MHz'de çalışan 175 µA ve uyku modunda 2v ve 100 nA çekiyor. CY8C4013SXI-400, uyku modunda yaklaşık 800 µA @ 4MHz ve 2v ve 1 uA çalışır. (CY8C4013SXI için veri sayfasında 4 MHz veya 2v için numaralar yoktu, bu yüzden biraz tahmin yapmak zorunda kaldım - veri sayfası 2 ma 6 MHz ve 3.3v çektiğini söylüyor.)

Böylece ARM uyanıkken 4,5 kat, uyurken 10 kat fazla akım çeker. Çok fazla görünmüyor, ancak 3 ay veya bir yıl boyunca bir madeni para hücresinde çalışma arasındaki fark. (Her iki mikrodenetleyicinin çoğunlukla zamanlama, bağlantı noktaları güncelleme vb. Yaptığını ve gerçek ağır hesaplama yapmadıklarını varsayıyorum. Eğer ikincisi ise ve 8 bit mikro uzun bir süre için çok baytlı aritmetik yapmak zorundadır zaman avantajlarından bir kısmını kaybeder.)

ARM'nin 8 acıdan yaklaşık dört kat daha fazla akım çekmesi ilginçtir ve sırayla dört kat genişliğinde iç kayıtlara ve veri yollarına sahiptir. Bunun bir tesadüf olduğunu düşünmüyorum. CMOS için, güç tüketimi kabaca değiştirilen transistör sayısı ile orantılıdır ve ARM açık bir şekilde yapılan her talimat için çok daha fazlasını yapmaktadır.

Daha fazla ARM satıcısı düşük uçlu yongalar çıkardığı için, Microchip gibi satıcıların fiyatlarını daha da düşürmesi şaşırmam. Her durumda, fiyatlar daha fazla veya daha az eşit, benzer boyutta paketler, ancak aralarından seçim yapabileceğiniz çok daha az 32 bit yonga ile, 8 bitlik mikrodenetleyicilerin hala bir süre civarında olacağını düşünüyorum - özellikle de on binlerce mühendisi tanıdı.

Üç ana nokta:

• Fiyat
• Boyut
• Güç tüketimi

50 ¢ 10.000 fiş sipariş ederken çok para var. 100.000 fiş sipariş ederken daha da fazlası.

SOT23-6 paketinde bulunan PIC10 gibi 32 bit yongalardan oldukça küçük 8 bit yongalar alabilirsiniz.

32 bit yongalar, çünkü genellikle daha hızlı saatlenirler ve daha fazlasını yaparlar, 8 bitlik küçük bir yongadan çok daha fazla güç tüketirler. Piller daha hızlı bitiyor, güç sistemleri daha fazla akım sağlamak (ve dolayısıyla daha pahalı olmak) vb.

Sonuçta, yanındaki kapıya bir fincan şeker almak için neden bir juggernaut alıyorsunuz?

Ticari ürünler için geliştirdiğim uC uygulamaları neredeyse hiçbir zaman 8 bit'ten büyük veri boyutlarını işlemedi; bu nedenle 32-acı 8-acı ile aynı fiyat olsa bile, yine de faydası olmazdı. Başka birinin söylediği gibi, tanıdık olana gidiyoruz, böylece daha hızlı bir şekilde yumruk atabiliriz. Ancak en son geliştirdiğim, kullandığım PIC16'yı her yönden sınıra itti - ama bu veri boyutu nedeniyle değildi. Eğer böyle bir şey daha yaparsam, gerçekten ARM öğrenmeliyim.

ARM çiplerinin bir şeyin "bilgisayar" gibi davrandığı fonksiyonların çoğunu devralmasını beklerim. Öte yandan, bir çok 8-bit mikrodenetleyici, nispeten basit bir programlanabilir mantık aygıtı veya orta sayıda kapı ile yapılabilecek şeyler yapmak için kullanılır, ancak aslında bir kullanarak daha ucuz ve / veya daha az akım çekimi ile yapılabilir basit 8-bit mikro. Daha karmaşık uygulamalar tasarlarken, 32 bit mikro kullanmak 8 bit olandan daha kolaydır, ancak bir çipin tüm amacı, örneğin belirli bir girişi izlemek ve geri almak ve eğer yüksek olursa, 200 çıkışını başlatmak 1ms aralıklarla belirli bir çıkışta darbeler, sonra 2ms aralıklarda 100, sonra 3ms'de 100, daha sonra 100ms için duraklayın ve giriş düşene kadar bunu yapmaya devam edin, bunun için kod tasarlamak gerçekten daha kolay olabilir32 bit olandan daha 8 bitlik bir mikroda. 8 bit ve 32 bit mikronlar arasındaki maliyet farkı, çoğu durumda, bir projeyi 8 bitlik bir mikroma "sığdırmak" için ek mühendislik harcamasını haklı göstermek için yeterli olmayabilir, ancak 32 bitlik bir parçanın Herhangi bir mühendislik çabasını kurtarmayın, bir kuruş bile harcamak için bir neden yoktur.

CPU maliyetinin ve güç tüketiminin en önemli nedenler olduğunu kabul etsem de, burada henüz görmediğim bir başka nokta da PCB alanı. Elektronik banyo tartısı gibi birçok gömülü sistem için çok fazla G / Ç'ye ihtiyaç yoktur, daha büyük veri yolu boyutuna ve daha hızlı işlemeye fayda yoktur. Ancak, orada olduğunubaskılı devre kartının yerleşimini ve yönlendirilmesini daha basit ve çoğu zaman daha küçük hale getirdiği için daha az iğneli daha küçük bir pakete fayda sağlar. Bir kart 4 katmanlı bir karttan ziyade 2 katmanlı bir kart olarak tasarlanabilirse, önemli bir maliyet tasarrufu vardır ve genellikle 8 bit işlemcilerle gelen daha küçük pim sayıları, bu tasarrufları 32- genellikle daha fazla pime ve fiziksel olarak daha büyük paketlere sahip bit işlemciler.

8 bitlik dünyada bile, daha yeni türlerin eski türlerin lehine devralınması çok uzun sürdüğü bilinmektedir - MCS51'in nişlerinde hala hayatta olduğunu ve MCS48'in beklenmedik yerlerde bulunduğunu görün.

Çoğu durumda, değişiklik olmaz çünkü ek bir değer getirmez ve henüz orada kaldığı kanıtlanmamış ve / veya hala hareketli bir hedef olması beklenen yeni bir teknolojiyi öğrenme maliyeti ile birlikte gelir. MCU teknolojisine odaklanmak isteyen ancak uygulamalarına odaklanmak isteyen ve bu yılın ARM vintage'ini uyarlamak için üretim yazılımını sürekli olarak düzeltmek ve tekrar test etmek istemeyen insanlar için can sıkıcı!). Bazılarına göre artık geliştirilmemiş bir bileşen kullanılmıyor, diğerlerine göre nihayet kararlı hale geldi ve batık böcekler için geçici çözümlere ihtiyaç duysa da, bunlar için en azından kararlı bir platform sağlıyor. Lav akışı her zaman kırıldığı antipattern değildir - dağların f ... kalmasını sağlar.